Gracias a la nueva y potente cámara de alto contraste instalada en el Very Large Telescope, se han obtenido fotos de un compañero de baja masa muy cerca de una estrella. Esto ha permitido a los astrónomos medir directamente la masa de un objeto joven de muy baja masa por primera vez.
El objeto, más de 100 veces más débil que su estrella anfitriona, sigue siendo 93 veces más masivo que Júpiter. Y parece ser casi dos veces más pesado de lo que la teoría predice.
Por lo tanto, este descubrimiento sugiere que, debido a errores en los modelos, los astrónomos pueden haber sobreestimado el número de planetas extrasolares "enanos marrones" y "flotantes libres" jóvenes.
Una combinación ganadora
Una estrella puede caracterizarse por muchos parámetros. Pero uno es de suma importancia: su masa. Es la masa de una estrella la que decidirá su destino. Por lo tanto, no sorprende que los astrónomos estén interesados en obtener una medida precisa de este parámetro.
Sin embargo, esta no es una tarea fácil, especialmente para los menos masivos, aquellos en el borde entre estrellas y objetos enanos marrones. Las enanas marrones, o "estrellas fallidas", son objetos que son hasta 75 veces más masivos que Júpiter, demasiado pequeños para que los principales procesos de fusión nuclear se hayan encendido en su interior.
Para determinar la masa de una estrella, los astrónomos generalmente observan el movimiento de las estrellas en un sistema binario. Y luego aplique el mismo método que permite determinar la masa de la Tierra, conociendo la distancia de la Luna y el tiempo que le toma a su satélite completar una órbita completa (la llamada "Tercera Ley de Kepler"). Del mismo modo, también han medido la masa del Sol al conocer la distancia Tierra-Sol y el tiempo, un año, que le toma a nuestro planeta hacer un recorrido alrededor del Sol.
El problema con los objetos de baja masa es que son muy débiles y a menudo estarán ocultos en el resplandor de la estrella más brillante que orbitan, también cuando se ven en grandes telescopios.
Sin embargo, los astrónomos han encontrado formas de superar esta dificultad. Para esto, confían en una combinación de una estrategia de observación bien considerada con instrumentos de última generación.
Cámara de alto contraste
Primero, los astrónomos que buscan objetos de muy baja masa miran las estrellas jóvenes cercanas porque los objetos complementarios de baja masa serán más brillantes mientras sean jóvenes, antes de contraerse y enfriarse.
En este caso particular, un equipo internacional de astrónomos [1] dirigido por Laird Close (Observatorio Steward, Universidad de Arizona), estudió la estrella AB Doradus A (AB Dor A). Esta estrella se encuentra a unos 48 años luz de distancia y tiene "solo" 50 millones de años. Debido a que la posición en el cielo de AB Dor A "se tambalea", debido a la atracción gravitacional de un objeto similar a una estrella, desde principios de la década de 1990 se creía que AB Dor A debía tener un compañero de baja masa.
Para fotografiar a este compañero y obtener un conjunto completo de datos al respecto, Close y sus colegas utilizaron un nuevo instrumento en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral. Esta nueva cámara de óptica adaptativa de alto contraste, la cámara diferencial simultánea NACO, o NACO SDI [2], fue desarrollada específicamente por Laird Close y Rainer Lenzen (Instituto Max-Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania) para cazar planetas extrasolares. La cámara SDI mejora la capacidad del VLT y su sistema de óptica adaptativa para detectar compañeros débiles que normalmente se perderían en el resplandor de la estrella principal.
Un estreno mundial
Girando esta cámara hacia AB Dor A en febrero de 2004, pudieron por primera vez representar a un compañero tan débil, 120 veces más débil que su estrella, y tan cerca de su estrella.
Markus Hartung (ESO), miembro del equipo, dice: “Este estreno mundial solo fue posible debido a las capacidades únicas del instrumento NACO SDI en el VLT. De hecho, el Telescopio Espacial Hubble intentó pero no pudo detectar al compañero, ya que estaba demasiado débil y demasiado cerca del resplandor de la estrella principal ".
La pequeña distancia entre la estrella y la débil compañera (0.156 segundos de arco) es la misma que el ancho de una moneda de un Euro (2.3 cm) cuando se ve a 20 km de distancia. El compañero, llamado AB Dor C, fue visto a una distancia de 2.3 veces la distancia media entre la Tierra y el Sol. Completa un ciclo alrededor de su estrella anfitriona en 11.75 años en una órbita bastante excéntrica.
Utilizando la ubicación exacta del compañero, junto con el conocido "bamboleo" de la estrella, los astrónomos podrían determinar con precisión la masa del compañero. El objeto, más de 100 veces más débil que su estrella primaria cercana, tiene una décima parte de la masa de su estrella anfitriona, es decir, es 93 veces más masivo que Júpiter. Por lo tanto, está ligeramente por encima del límite de la enana marrón.
Usando NACO en el VLT, los astrónomos observaron además AB Dor C a longitudes de onda cercanas al infrarrojo para medir su temperatura y luminosidad.
"Nos sorprendió descubrir que el compañero era 400 grados (Celsius) más frío y 2.5 veces más débil de lo que los modelos más recientes predicen para un objeto de esta masa", dijo Close.
“La teoría predice que este objeto frío y de baja masa tendría unas 50 masas de Júpiter. Pero la teoría es incorrecta: este objeto está entre 88 y 98 masas de Júpiter ".
Por lo tanto, estos nuevos hallazgos desafían las ideas actuales sobre la población de enanas marrones y la posible existencia de planetas extrasolares "flotantes" ampliamente publicitados.
De hecho, si los objetos jóvenes identificados hasta ahora como enanas marrones son dos veces más grandes de lo que se pensaba, muchos deben ser estrellas de baja masa. Y los objetos recientemente identificados como planetas de "flotación libre" probablemente sean enanas marrones de baja masa.
Para Close y sus colegas, "este descubrimiento obligará a los astrónomos a repensar qué son realmente las masas de los objetos más pequeños producidos en la naturaleza".
Más información
El trabajo presentado aquí aparece como una carta en la edición del 20 de enero de Nature ("Una calibración dinámica de la relación masa-luminosidad a muy bajas masas estelares y edades jóvenes" por L. Close et al.).
Notas
[1]: El equipo está compuesto por Laird M. Close, Eric Nielsen, Eric E. Mamajek y Beth Biller (Observatorio Steward, Universidad de Arizona, Tucson, EE. UU.), Rainer Lenzen y Wolfgang Brandner (Instituto Max-Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania), José C. Guirado (Universidad de Valencia, España), y Markus Hartung y Chris Lidman (ESO-Chile).
[2]: La cámara NACO SDI es un tipo único de cámara que utiliza óptica adaptativa, que elimina los efectos borrosos de la atmósfera de la Tierra para producir imágenes extremadamente nítidas. SDI divide la luz de una sola estrella en cuatro imágenes idénticas, luego pasa los haces resultantes a través de cuatro filtros ligeramente diferentes (sensibles al metano). Cuando los rayos de luz filtrados alcanzan la matriz de detectores de la cámara, los astrónomos pueden restar las imágenes para que la estrella brillante desaparezca, revelando un objeto más débil y frío que de otro modo estaría oculto en el halo de luz dispersa de la estrella ("resplandor"). Imágenes únicas del satélite Titán de Saturno obtenidas anteriormente con NACO SDI se publicaron en ESO PR 09/04.
Fuente original: Comunicado de prensa de ESO
